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此子系統(tǒng)設(shè)計展示了基于IC 的過壓保護、過流保護、反向電流保護、反極性保護和漏線保護的實施情況，與保險絲、PTC 和二極管相比，該設(shè)計更加準確快速且功耗更低。與現(xiàn)場供電相連接的可編程邏輯控制器 （PLC） I/O 模塊受益于對 24V 現(xiàn)場輸入連接器的保護，因為電源故障或漏線可能會損害或?qū)е履K無法正常運行。
汽車溫度控制系統(tǒng)連接器電路設(shè)計攻略
隨著無線通信、信息傳感技術(shù)的迅猛發(fā)展和日漸成熟， 通過信息傳感微控制器和網(wǎng)絡(luò)將物品聯(lián)接成物聯(lián)網(wǎng)， 以實現(xiàn)物品的自動識別、定位、跟蹤、繼電器和管理為目標的服務已成為可能。現(xiàn)代汽車中的空調(diào)一般是利用手工進行控制的，空調(diào)只有等到司機進入駕駛室才能開啟或關(guān)閉，這就使得在炎熱的夏天或寒冷的冬天， 剛進入車內(nèi)時由于空調(diào)沒有開啟，人會感覺到異常的燥熱或寒冷，因此設(shè)計和制造出能監(jiān)控車內(nèi)溫度并根據(jù)監(jiān)測到的溫度情況來進行提前遠程控制開啟車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備便提到人們?nèi)粘Ｉ畹淖h事日程上來，本設(shè)計就是為滿足這一要求而提出來的。
溫度采集模塊
系統(tǒng)中的溫度采集模塊采用DALLAS 公司生產(chǎn)的高精度、高可靠性的DS18B20 溫度傳感器， 它具有體積小、硬件開銷低、抗干擾能力強、精度高的特點， 采用單總線數(shù)據(jù)通信， 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出， 最高12 位分辨率，精度可達±0.5℃， 檢測溫度范圍為-55℃~+125℃， 因此它能滿足本系統(tǒng)的設(shè)計要求。DS18B20 與微控制器的連接電路見圖2 所示。
圖2 STC89C52RC 微控制器模塊和DS18B20 的連接電路圖
繼電器開關(guān)控制模塊
繼電器開關(guān)模塊由TLP521 -4 、ULN2803 和SRD -12VDC 及三極管構(gòu)成， 由微控制器輸出的信號經(jīng)過三極管構(gòu)成的開關(guān)電路送往TLP521 -4 光耦芯片再通過ULN2803 達林頓管的放大后用來驅(qū)動SRD-12DC 繼電器， 進而達到控制空調(diào)的各種開關(guān)的作用， 繼電器開關(guān)控制模塊與微控制器的電路連接圖如圖3 所示。
圖3 繼電器控制模塊電路圖
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TOP2 UC3907外部電路連接電路
TC35I 模塊是Simens 推出的一款雙頻900/1800 MHz高度集成的GSM 模塊。它設(shè)計小巧、功耗很低， 可以為很多通信應用提供經(jīng)濟高效的解決方案。它支持EGS900 和GSM1800 雙頻， 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?nèi)容支持語音、數(shù)據(jù)、短消息和傳真服務， 通信接口采用RS232（ 指令和數(shù)據(jù)的雙向傳送），供電電源采用單電源3.3 V~5.5 V 的電壓， 適用的范圍包括： 便攜電腦的低功耗通信設(shè)備、遙測遙感、遠程信息處理和通信等工業(yè)領(lǐng)域。本系統(tǒng)中TC35I 與微控制器的電路連接圖如圖4 所示。
圖4 TC35I 模塊電路連接圖
系統(tǒng)電源模塊采用了LM78L05 和LM2941S 兩控制器將外部12 V 的直流供電電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需要的5 V和4.2 V 的電壓， DS18B20連接電路圖如圖5 所示。
圖5 電源連接電路圖
本文就是從物聯(lián)網(wǎng)的角度出發(fā)提出一種以GSM 無線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)， 通過溫度傳感器， 將用戶手機、汽車空調(diào)組合成一個小型物聯(lián)網(wǎng)的應用設(shè)計。專為基礎(chǔ)的設(shè)備汽車空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計方法， 經(jīng)實際的制作和調(diào)試驗證， 該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠地運行， 該系統(tǒng)還具有擴展方便、無線傳輸距離遠，可廣泛應用于遠距離控制領(lǐng)域。
UC3907外部電路連接電路設(shè)計圖
圖1所示為UC3907（點劃線框）與外部電路的連接方式。電流信號由外部分流器弘采樣，RCS一般串聯(lián)在功率輸出的返回支路，通過2腳或3腳引入電流放大器，電源模塊的輸出電壓采用信號由11腳和4腳差動輸入，與環(huán)流信號疊加，然后再與基準電壓比較，生成電壓誤差信號Ue；Ue經(jīng)過驅(qū)動放大器輸出，再通過外接光耦與電源模塊的PWM控制器相連接。15腳接均流母線。
圖1 UC3907與外部電路連接的原理框圖
TOP3 微壓力傳感連接器電路
微壓力傳感器信號是控制器的前端，它在測試或控制系統(tǒng)中處于首位，對微壓力傳感器獲取的信號能否進行準確地提取、處理是衡量一個系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。后續(xù)接口電路主要指信號調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換電路，即能把傳感元件輸出的電信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號的電路。由于用集成電路工藝制造出的壓力傳感器往往存在：零點輸出和零點溫漂，靈敏度溫漂，輸出信號非線性，輸出信號幅值低或不標準化等問題。
電橋放大電路
由于所測出的微壓力傳感器兩端的電壓信號較弱，所以電壓在進行A/D 轉(zhuǎn)換之前必須經(jīng)過放大電路的放大（見圖2）。INA118 由3 個運算放大器組成差分放大結(jié)構(gòu)，內(nèi)置輸入過壓保護，且可通過外置不同大小的電阻實現(xiàn)不同的增益（從1 到1 000），因而應用范圍很廣。
圖2 電橋放大電路
通過在腳1 和腳8 之間外接一電阻Rg 來實現(xiàn)不同的增益，該增益可從1 到1 000 不等。電阻Rg 為式中G 為增益。由于Rg 的穩(wěn)定性和溫度漂移對增益有影響，因此，在需要獲得高精度增益的應用中對Rg 的要求也比較高，應采用高精度、低噪聲的金屬膜電阻。此外，高增益的電路設(shè)計中的Rg 值較小，如G=100時的Rg 值為1.02 kΩ；G=1 000 時的Rg 值為50.5Ω。
AD7715 接口電路
為了實現(xiàn)對微壓力的實時測量，使用 16 位的AD7715 對輸出電壓進行采樣測量，其中AD780 提供2.5V 高精度基準電壓。P3.1 腳提供了AD 工作所需的時鐘，P1.4 和P1.5 腳接收和發(fā)送通訊數(shù)據(jù)，P1.6 是片選信號，P1.7 接DRDY ，AT89S52 可以通過查詢P1.7 的狀態(tài)來判斷是否可以讀取AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D 接口電路如圖3所示。
圖3 A/D 轉(zhuǎn)換電路
單片機接口電路
AT89S52 是一個低功耗，高性能CMOS 8 位單片機，兼容標準MCS-51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)。本設(shè)計使用的復位電路是由22μF 的電容，1 kΩ的電阻及IN4148 二極管組成。在滿足單片機可靠復位的前提下，該復位電路的優(yōu)點在于降低復位引腳的對地阻抗，可以顯著增強單片機復位電路的抗干擾能力。二極管可以實現(xiàn)快速釋放電容電量的功能，滿足短時間復位的要求。本設(shè)計的單片機連接電路如圖4 所示，輸入信號為經(jīng)7715A/D 轉(zhuǎn)換的模擬電壓，單片機進行計算處理后輸入到LCD1602 液晶顯示，顯示出相應的壓力值。
圖4 單片機連接電路
通過對微壓力傳感器的應用、特點及工作特性等方面的研究，并對微壓力傳感器接口電路進行了設(shè)計，在電路框圖中充實了各個部分的內(nèi)容。首先采用惠斯通電橋濾出微壓力傳感器輸出的變量，然后用INA118放大器將此信號放大，再用7715A/D 轉(zhuǎn)換器驅(qū)動LCD 將其顯示。完善了微壓力傳感器接口電路，使電路在功能性、穩(wěn)定性、可靠性及小型化等方面都有所增強。
TOP4 低通濾波連接器電路設(shè)計
信號調(diào)理電路是數(shù)據(jù)采集器中不可缺少的一部分。隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)不斷發(fā)展，對信號調(diào)理電路的要求也越來越高，其電路設(shè)計的優(yōu)化程度直接關(guān)系到數(shù)據(jù)采集器的精度和穩(wěn)定性。而濾波電路則是信號調(diào)理模塊的關(guān)鍵所在。普通有源濾波器是由運算放大器和電阻、電容組成，但參數(shù)調(diào)整困難，而且應用于頻率較高的場合，元件周圍的分布電容將嚴重影響濾波器的特性，使其偏離預定的工作狀態(tài)。普通有源濾波器還因為穩(wěn)定性較差，較難實現(xiàn)窄帶寬的設(shè)計，不易獲得高Q值，難以滿足系統(tǒng)要求。本文設(shè)計的傳感器信號調(diào)理電路采用LTC1569型通用濾波器，能夠高精度濾波調(diào)理傳感器輸出信號，從而滿足數(shù)據(jù)采集器高精度和高穩(wěn)定性的要求，與普通的有源濾波器相比。LTCl569組成的濾波器具有外接元件少，結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)調(diào)整方便和穩(wěn)定性較好等優(yōu)點。
LTC1569的工作模式
LTC1569需要依靠一個時鐘來驅(qū)動電路，可采用外部時鐘或者內(nèi)部時鐘兩種方式。當使用外部時鐘時只需將引腳6（Rx）與引腳4（V-）短接。當采用內(nèi)部時鐘時，需外接一只電阻REXT，其電路接法如圖1所示，電阻值與截止頻率，fCUTOFF的關(guān)系是：
當DIV／CLK引腳短接到V-引腳時。內(nèi)部分頻設(shè)置為1：1：當DIV／CLK引腳通過一只100 pF的電容接V-引腳時，內(nèi)部分頻設(shè)置為1：4；當DIV／CLK引腳短接到V+引腳時，內(nèi)部分頻設(shè)置為1：16。
低通濾波電路
本設(shè)計要求截止頻率為2 kHz，根據(jù)外接電阻和截止頻率的關(guān)系得到外接電阻REXT=40 kΩ，將DIV／CLK引腳短接到V+引腳。濾波電路連接如圖2所示。
該電路采用單電源供電模式，因此V+引腳接+5 V電源，C11為電源濾波電容，以確保輸入電壓質(zhì)量。R9和R12為分壓電阻。通過分壓得到GND引腳的參考電壓為2 V。IN+引腳為信號輸入引腳，OUT引腳為電路輸出引腳，通過該濾波電路即可輸出性能良好的波形。R10設(shè)置濾波器的截止頻率，本設(shè)計要求截止頻率為2 kHz，經(jīng)計算得到R10=40 kΩ，實驗中測量了不同頻率下LTC1569的輸入和輸出幅值，如表1所示。
由表1可以看出，當輸入頻率f=100 Hz、f截止=200 Hz時輸出信號開始衰減，當f=f截止=2 kHz時，輸出信號的幅值為輸入信號的0．707倍，符合低通濾波電路的幅頻特性，保證了濾波電路的截止頻率為2 kHz。
另外，信號經(jīng)LTC1569輸出后需加入電壓跟隨器。因為濾波器的輸出阻抗比較高，如果后級的輸入阻抗比較小，那么信號就會有相當?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出電阻中，這就需電壓跟隨器進行緩沖，降低輸出阻抗。LTC1569低通濾波器可廣泛應用于精度要求較高的系統(tǒng)中，與傳統(tǒng)有源濾波器相比，LTC1569 實現(xiàn)抗混疊濾波器具有巨大的優(yōu)勢，由于它可通過一只外接電阻來設(shè)置截止頻率，使用起來非常方便靈活。由此可見，LTC1569在信號調(diào)理電路中具有廣泛的應用前景。
TOP5 低功耗485連接器電路
ADM2483是內(nèi)部集成了磁隔離通道和485收發(fā)器的芯片，內(nèi)部集成的磁隔離通道原理與光耦不同，在輸入輸出端分別有編碼解碼電路和施密特整形電路，確保了輸出波形的質(zhì)量。且磁隔離功耗僅為光耦的1/10，傳輸延時為ns級，從直流到高速信號的傳輸都具有超越光耦的性能優(yōu)勢。內(nèi)部集成的低功耗485收發(fā)器，信號傳輸速率可達500Kbps，后端總線可支持掛載256個節(jié)點。具有真失效保護、電源監(jiān)控以及熱關(guān)斷功能。
要實現(xiàn)隔離RS-485接口的電路設(shè)計只需在ADM2483的電源與地之間接一個104的去耦電容即可。當然，DC-DC隔離電源是必不可少的。其電路連接如下圖：
信號自收發(fā)電路
信號自收發(fā)電路我們采用74HC14芯片，利用它的施密特波形翻轉(zhuǎn)性能來控制RE、DE引腳，以實現(xiàn)信號的自收發(fā)。其電路連接如下圖：
如圖所示，MCU的發(fā)送信號經(jīng)過施密特觸發(fā)器反向后輸給DE和RE腳，發(fā)送數(shù)據(jù)引腳TxD接地。
當有高電平信號發(fā)送時，經(jīng)反向變?yōu)榈碗娖叫盘?，DE/RE引腳輸入為低電平，使發(fā)送驅(qū)動器禁止，總線為高阻狀態(tài)，此時由A、B總線上的上拉電阻產(chǎn)生高電平輸出。當有低電平信號發(fā)送時，經(jīng)反向變?yōu)楦唠娖叫盘?，DE/RE引腳輸入為高電平，使發(fā)送驅(qū)動器工作，由于TxD引腳端接地，為低電平，這樣就將低電平發(fā)送至總線。
僅為實現(xiàn)RS-485接口的自收發(fā)功能，在實際應用中，應根據(jù)使用情況作出相應的修改。此收發(fā)電路也有不足之處，當在連續(xù)發(fā)送高電平時，ADM2483的DE／RE引腳處于接收狀態(tài)，所以，此時的發(fā)送端和接收端都處于接收狀態(tài)，這時的總線是空閑狀態(tài)，是允許各節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的，因此一般在主從式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中采用此方法。在網(wǎng)絡(luò)上也有不同的幾種實現(xiàn)RS－485收發(fā)器自收發(fā)的方案，分別有以下幾種：
利用三極管反向原理實現(xiàn)
電路如下圖：
當不發(fā)送數(shù)據(jù)時，TxD信號為高電平，經(jīng)V1反向后使ADM2483處于接收狀態(tài)。當發(fā)送數(shù)據(jù)時，TxD為高時，經(jīng)V1反向，使發(fā)送驅(qū)動器禁止，總線為高阻狀態(tài)，此時由A、B總線上的上拉電阻產(chǎn)生高電平輸出。TxD為低時，經(jīng)V1反向，使發(fā)送驅(qū)動器工作，由于TxD引腳端接地，為低電平，這樣就將低電平發(fā)送至總線。
TOP6 RS485收發(fā)器自收發(fā)電路
采用這種電路時，需要程序保證不同時進行接收和發(fā)送的操作。
利用555定時器，其原理于以上電路類似，電路圖如下：
555定時器為邊沿觸發(fā)，當TxD發(fā)送高電平時，555定時器OUT引腳輸出低電平，當TxD發(fā)送低電平時，555定時器OUT引腳輸出高電平，當TxD轉(zhuǎn)為高電平時，OUT引腳輸出的高電平狀態(tài)會延遲一會再轉(zhuǎn)入低電平，以確保發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性。
采用74HC14和RC電路實現(xiàn)，此電路是對單純使用74HC14實現(xiàn)自收發(fā)電路的改進，增加了RC充放電電路，減少總線處于空閑狀態(tài)的時間，電路如下圖：
當TxD信號為高電平，則通過電阻為電容充電，其充電時間為T，該時間應設(shè)置為串口發(fā)送一個字節(jié)所需要的時間，由R，C參數(shù)來確定。當電容充滿后，則 DE／RE為低電平，使ADM2483處于接收狀態(tài)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，TxD起始位產(chǎn)生第一個下降沿，使電容經(jīng)過二極管進行快速放電，使DE／RE很快變?yōu)楦唠娖?，ADM2483處于發(fā)送狀態(tài)。在發(fā)送過程中， 當TxD變成高電平時，電容通過電阻緩慢充電，使DE／RE仍然保持在發(fā)送狀態(tài)，可有效吸收總線上的反射信號。當RC充電結(jié)束，使DE／RE轉(zhuǎn)入接受狀態(tài)時， 總線上的上拉、下拉電阻將維持TxD高電平的發(fā)送狀態(tài)，直至整個bit發(fā)送結(jié)束。
當數(shù)據(jù)發(fā)送完畢以后，TxD變?yōu)楦唠娖?，RC又開始充電，即經(jīng)T時間后，ADM2483又轉(zhuǎn)換為接收狀態(tài)。以上所有電路均為參考電路，為電路設(shè)計者提供思路，在實際使用中請再次驗證，以確保電路的穩(wěn)定及不會對系統(tǒng)造成破壞。對于電路損壞造成的損失，概不負責。
TRF7970A用于13.56MHz RFID/近場通信系統(tǒng)的集成模擬前端和數(shù)據(jù)組幀器件。內(nèi)置編程選項使得此器件適合于廣泛的相鄰或者附近識別系統(tǒng)的應用。它能夠執(zhí)行以下三種模式中的任一模式：RFID/NFC 讀取器、NFC 對等點、或者卡仿真模式。內(nèi)置用戶可配置編程選項使得此器件適合于范圍寬廣的應用。通過在控制寄存器中選擇所需的協(xié)議可對TRF7970A。到所有控制寄存器的直接存取可根據(jù)需要對不同的讀取器參數(shù)進行微調(diào)。
應用電路圖解
一個并行或者串行接口（SPI） 可被用于MCU 和TRF7970A讀取器間的通信。當使用內(nèi)置的硬件編碼器和解碼器的時候，發(fā)射和接收功能使用一個128 字節(jié)FIFO 寄存器。對于直接發(fā)射或者接收功能，由于編碼器或者解碼器可被旁路繞開，所以MCU 可實時的處理數(shù)據(jù)。對于MCU I/O 接口，TRF7970A支持從1.8V 至5.5V 的數(shù)據(jù)通信電平。當使用一個5V 電源時，發(fā)射器有一個等同于50Ω 負載的100 mW （+20 dBm） 或者200 mW （+23 dBm） 的可選輸出功率水平。發(fā)射器支持具有可選調(diào)制深度的通斷鍵控（OOK） 和幅移鍵控（ASK） 調(diào)制。TRF7970A還有一個數(shù)據(jù)傳輸引擎，此引擎包含針對ISO15693，ISO14443A/B 和FeliCa 的低階編碼。發(fā)送數(shù)據(jù)編碼包括自動生成的幀開始（SOF）、幀結(jié)束（EOF）、循環(huán)冗余校驗（CRC）、和奇偶校驗位。幾個集成的電壓穩(wěn)壓器確保了對于完整讀取器系統(tǒng)適當?shù)碾娫丛肼曇种?。?nèi)置的可編程輔助電壓穩(wěn)壓器VDD_X（引腳32）為微控制器和讀取器系統(tǒng)內(nèi)的附加外部電路提供高達20mA 的電源。
圖4-1顯示了最靈活的TRF7970A應用電路原理圖。ISO15693，ISO14443 和FeliCa 系統(tǒng)都可被設(shè)定址。由于DATA_CLK 線路上的低時鐘頻率，并行接口是將TRF7970A連接至MCU 的最穩(wěn)健耐用的方法圖4-1顯示了匹配至一個50Ω 端口，這樣可實現(xiàn)到一個適當匹配的50Ω 天線電路或者RF 測量設(shè)備的連接（例如，一個頻譜分析儀或者一個功率計）。
電路原理圖
圖4-1顯示了一個并行MCU 接口的示例應用電路原理圖。
圖4-1. 應用電路原理圖- 并行MCU 接口
一個MSP430F2370（32kB 閃存，2k BRAM）顯示在圖4-1中。最小MCU 需求取決于應用要求和編碼風格。如果只需支持一個ISO 協(xié)議或者一個協(xié)議的有限命令集，則對于MCU 閃存和RAM 的要求將會大大減少。請注意遞歸目錄和防沖突命令比單槽運行要求更多的RAM。例如，ISO15693（含主機接口）目前的基準固件大約為8kB，使用 512B RAM；對于所有支持的協(xié)議（具有同樣的主機接口），此基準固件接近12kB 并且最少使用1kB 的RAM。為了實現(xiàn)直接模式0 運行需要一個GPIO 運行頻率能達到13.56MHz 的MCU。
圖4-2顯示了針對使用串行端口接口（SPI） 的ISO15693 和ISO14443 系統(tǒng)而進行了優(yōu)化的TRF7970A應用電路原理圖。較短的SPI 線路，無線電設(shè)備頻率線路的正確隔離，和一個恰當?shù)慕拥貐^(qū)域?qū)τ诒苊飧蓴_十分重要。DATA_CLK 線路上的推薦時鐘頻率為2MHz。圖4-2顯示了匹配至一個50Ω 端口，這樣可實現(xiàn)到一個適當匹配的50Ω 天線電路或者RF 測量設(shè)備的連接（例如，一個頻譜分析儀或者一個功率計）。
電路原理圖
圖4-2顯示了一個具有SS 模式MCU 接口的SPI 的示例應用電路原理圖。
圖4-2. 應用電路原理圖- 具有SS 模式MCU 接口的SPI
一個MSP430F2370（32kB 閃存，2kB RAM）圖4-2。最小MCU 需求取決于應用要求和編碼風格。如果只需支持一個ISO 協(xié)議或者一個協(xié)議的有限命令集，則對于MCU 閃存和RAM 的要求將會大大減少。用戶應該注意遞歸目錄/防沖突命令比單槽運行要求更多的RAM。例如，ISO15693（含主機接口）目前的基準固件大約為8kB，使用512B RAM；對于所有支持的協(xié)議（具有同樣的主機接口），此基準固件接近12kB并最少使用1kB 的RAM。為了實現(xiàn)直接模式0 運行需要一個GPIO 運行頻率能達到13.56MHz 的MCU。
TOP7 無線病房呼叫系統(tǒng)連接器電路
在傳統(tǒng)的呼叫系統(tǒng)基礎(chǔ)上，以80C51系列單片機為核心，設(shè)計了一種基于單片機的無線病房呼叫器。介紹了電路設(shè)計及軟件實現(xiàn)方法，并給出了系統(tǒng)框圖、硬件電路及部分程序設(shè)計。該呼叫系統(tǒng)使用了專用的高集成度射頻無線收發(fā)芯片進行傳輸，不僅避免了傳統(tǒng)的有線尋呼系統(tǒng)布線復雜和改建麻煩的問題，而且使整個系統(tǒng)電路簡潔、性能穩(wěn)定。
分機nRF401與AT89C2051主連接電路的設(shè)計
nRF401有休眠（Standby）、接收（RX）和發(fā)射（1x）3種工作狀態(tài)。由nRF401 的引腳功能可知，這3種狀態(tài)問的切換由PWR-UP、TXEN的狀態(tài)可以確定。DIN、Dout是串行通信El，分別與單片機的串行通信口相連。CS腳則選擇工作頻率。nRF401與單片機的連接電路如圖4所示。在分機上有1個信息確認燈，在信息發(fā)送成功后確認燈閃亮1s，可以由單片機的I/O口直接點亮。限流電阻選用100Ω，工作電流即可以滿足要求。
圖4收發(fā)模塊與單片機連接電路
nRF401與AT89C2051連接電路的設(shè)計
主機工作時也要進行狀態(tài)切換、頻率選擇和串行通信，實現(xiàn)的方法與分機的一樣，所以連接電路和分機的也一樣，這里給出nRF401的連接圖，如圖5所示。
圖5 nRF401的連接
顯示電路的設(shè)計
P1.5，P1.6和P1.7端口分別控制數(shù)碼管的個位、十位和百位的供電，當相應的端口變成低電平時，相應的三極管會導通，+5V的電源通過驅(qū)動三極管給數(shù)碼管相應的位供電，這時只要鎖存器口送出數(shù)字的顯示代碼，數(shù)碼管就能正常顯示數(shù)字。因為要顯示幾位不同的數(shù)字，所以必須用動態(tài)掃描的方法來實現(xiàn)。該系統(tǒng)的顯示部分采用LED共陽極接法，采用動態(tài)顯示。首先將顯示的個十百位分別存放，然后逐個取出進行顯示。為了防止閃爍，每位LED顯示160 us.為了防止重影，當一位顯示完畢后立刻將其關(guān)閉，然后進行下一位的顯示。LED顯示電路如圖6所示。
圖6 LED顯示電路
鍵盤電路設(shè)計
主機上的鍵盤總共需要2個，即翻查鍵和刪2軟件設(shè)計除鍵，連接圖見圖7。
圖7主機鍵盤電路
報警電路的設(shè)計
主機在接受到呼叫信號后，首先進行報警告知值班人員。報警電路可以用單片機P2.0輸出1 kHz和500 Hz的音頻信號經(jīng)放大后驅(qū)動揚聲器，發(fā)出報警信號，報警發(fā)聲電路見圖8。
圖8主機報警發(fā)聲電路
本呼叫器的硬件設(shè)計電路結(jié)構(gòu)十分簡潔，成本低廉，能實現(xiàn)醫(yī)院呼叫所需的一般功能，但不能完全排除遇到主機忙而導致呼叫失敗的情況。一但由于分機上有一個確認燈，遇到呼叫失敗的情況，呼叫后確認燈不會閃亮，則需要用戶再次呼叫一次。該硬件和軟件設(shè)計方案已通過實驗檢驗，各項參數(shù)穩(wěn)定，功耗低，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，通信誤碼率低，具有很好的開發(fā)應用前景。
TOP8 電話網(wǎng)絡(luò)報警系統(tǒng)連接器電路
系統(tǒng)主要由接收報警信息預處理電路與PC機組成（如圖 1）。報警信息接收預處理電路通過接收電話網(wǎng)絡(luò)傳來的報警信息，并將報警信息格式化，再通過USB接口將信息傳送給PC機。PC機接收傳送回來的格式化信息，進行信息分析和差錯處理，確認格式正確后再與數(shù)據(jù)庫（ADO）中的用戶數(shù)據(jù)進行比對，將報警用戶的信息通過報警對話框彈出顯示。
圖3 HT9032的電路連接圖
電話線上的直流和交流電壓都高于報警主機的電壓，需要在接口處加光耦，將程控交換機和報警器的電源隔離。要避免戶外斷線或戶外非法并機，并且報警器沒有摘機的情況下才報警。出現(xiàn)異常，光耦導通，集電極輸出低電平給單片機，進行異常報警中斷處理。用PNP的三極管控制繼電器常開端的吸合和打開。當單片機發(fā)出摘機信號時，給三極管的基極低電平，三極管導通，繼電器閉合，電話線兩端的電阻降至300 nΩ左右，從而實現(xiàn)模擬摘機。當單片機發(fā)出掛機信號時，給三極管的基極高電平，三極管截止，繼電器常開端打開，電阻上升至無窮，從而實現(xiàn)模擬掛機。
音頻編碼連接器應用電路設(shè)計攻略
DSP處理器通過DAI接口和AD1835A芯片相連。音頻芯片的內(nèi)部配置寄存器是通過處理器的SPI口來完成的。DPI4引腳被用來做為設(shè)備的片選，DAI引腳可以被配置成以時分復用（TDM）模式或者2線接口模式（TWI）從AD1835A傳輸串行數(shù)據(jù)。此外，我們只設(shè)計用到一路DAC4音頻輸出。如圖1所示。
圖1 AD1835A和DSP的連接電路圖
AD1835A時鐘電路
AD1835A的主輸入時鐘（MCLK）可以由板上12.288Mhz的晶振產(chǎn)生，或者由DSP處理器上的DAI引腳提供，并通過開關(guān)SW3的1，2引腳位置配置。用DAI引腳產(chǎn)生晶振，允許多重器件同步，例如當數(shù)據(jù)來自索尼飛利浦數(shù)字接口（S/PDIF）接收器的時候，可以通過音頻芯片輸出。此時，S /PDIF的MCLK來自于AD1835A的MCLK。
開關(guān)的第三個位置決定了主從模式的選擇。當開關(guān)的3和6相連時，即開關(guān)閉合的狀態(tài)，MASTER_SLAVE為低，主模式，AD1835的串行接口來提供幀同步和時鐘信號；3和6斷開時，即開關(guān)關(guān)閉的狀態(tài)，MASTER_SLAVE為高，從模式，DSP處理器需要提供幀同步和時鐘信號，默認開關(guān)為閉合狀態(tài)。
圖2 AD1835A時鐘電路圖
TOP9 ADC輸入電路設(shè)計
ADC輸入電路部分，主要采用AD8606搭建成T型濾波電路，前端電路是音頻信號輸入，后端是經(jīng)過處理的平衡輸出音頻信號，AD8606是雙路軌到軌輸入和輸出、單電源放大器，具有極低失調(diào)電壓、低輸入電壓和電流噪聲以及寬信號帶寬等特性。由于AD8606是單電源，因此要提供參考電壓 AUDIO_VREF_ADC使兩端平衡輸出ADCLN和ADCLP都以參考電壓為中心，我們使用RCA接口ADCL和ADCR被用來輸入模擬信號，左聲道ADC輸入電路如圖3所示，右聲道電路和此部分電路相近。
圖3 ADC輸入電路圖
DAC輸出電路
考慮到DAC音頻輸出包括線路輸出和耳機輸出，并且國際上有個標準，要求線路輸出阻抗最好是一定的數(shù)值，以便和功放、有源音箱、耳放的輸入阻抗相配，因為這樣的聲音失真最小并且音質(zhì)最好，而耳機的阻抗一般是幾十或幾百歐姆，耳機所需要的電流、電壓也比功放、有源音箱、耳放所需要的大，因為需要足夠的電壓和電流把它推動起來，就需要輸出設(shè)備有較小的輸出阻抗，較大的輸出電壓、電流和它配合。所以需要兩個接口，兩個不同的電路，使輸出滿足各自不同要求的電路指標。DAC線路輸出采用AD8606搭建成低通平滑濾波電路，同樣的，由于AD8606是單電源，因此要提供參考電壓AUDIO_VREF_DAC使兩端平衡輸出ADCLN和ADCLP都以參考電壓為中心，DAC左聲道輸出電路如圖4所示，右聲道輸出電路和此類似，詳見附錄。輸出通道和RCA接口 DACL 和DACR相連。
圖4 DAC輸出電路圖
耳機輸出電路通過AD8532搭建成同相跟隨器電路，AD8532是單電源低功耗雙路軌到軌輸入和輸出放大器，輸出電流為250mA，如圖5所示。音頻芯片的通道4和耳機接口DACHEAD相連。
圖5 DAC耳機輸出電路圖
根據(jù)編碼方式的不同，音頻編碼技術(shù)分為三種：波形編碼、參數(shù)編碼和混合編碼。一般來說，波形編碼的話音質(zhì)量高，但編碼速率也很高；參數(shù)編碼的編碼速率很低，產(chǎn)生的合成語音的音質(zhì)不高；混合編碼使用參數(shù)編碼技術(shù)和波形編碼技術(shù)，編碼速率和音質(zhì)介于它們之間。
觸摸屏連接器應用電路設(shè)計方案
TSC2007 的引腳和 TSC2003 的引腳完全兼容，可以插入和 TSC2003 相適應的插座中，因此，可以很方便地替換原來使用的 TSC2003 以進行更新升級。 TSC2007 采用 CMOS 工藝制作，具有 TSSOP16 和 WCSP12 兩種引腳封裝形式，其工作溫度范圍為 -40 ～ + 85 ℃ 。由于在觸摸屏被點擊之后，一般都需要確定所點擊點的 X 、 Y 坐標參數(shù)，以備系統(tǒng)處理并發(fā)送相應的消息。為此，設(shè)計時就需要對 TSC2007 進行讀寫操作。TSC2007 的寫操作時序如圖所示。當 SCL 為高電平時， SDA 由高電平向低電平跳變，系統(tǒng)開始傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的前五位為固定的 10010 ，后兩位為地址，可表示四個從設(shè)備，第八位為 0 。
TSC2007 的讀操作時序圖如所示。讀操作時，首先由 MCU 發(fā)送一個開始信息，然后傳送 8bit 地址信息，該信息與寫操作時傳送的前 7 個 bit 位一樣，只是第 8 個 bit 為 1（ 表示 read） 。此后，經(jīng) TSC2007 確認后， MCU 便可接受 8bit 或 12bit 數(shù)據(jù)，也就是 TSC2007 發(fā)送的 x 值或者 y 值。
TSC2007 的硬件連接電路
基于 TSC2007 的觸摸屏接口電路連接圖如圖 4 所示。其中， 10 腳 （PENIRQ） 、 11 腳 （SDA） 、 12 腳 （SCL） 分別與 MCU 的 3 個 GPIO 口 （ 通用輸入輸出腳 ） 進行通信。通過程序模擬在 SCL 腳上產(chǎn)生方波，就可在 SDA 腳上進行數(shù)據(jù)的傳輸，并在 PENIRQ 腳上傳輸中斷信號。在實際應用的基礎(chǔ)上，本文介紹了利用觸摸屏控制器 TSC2007 實現(xiàn)觸摸屏功能的設(shè)計方案。通過這款功能強大，操作簡便的觸摸屏控制器，能精確快速地在諸如手機、 Mp3 、 ATM 機等設(shè)備上實現(xiàn)便攜式電子產(chǎn)品及其他多媒體設(shè)備的觸摸屏功能。可以預見，隨著觸摸屏技術(shù)的迅速發(fā)展，觸摸屏對于計算機技術(shù)的普及利用將發(fā)揮重要作用。
在實際應用的基礎(chǔ)上，本文介紹了利用觸摸屏控制器 TSC2007 實現(xiàn)觸摸屏功能的設(shè)計方案。通過這款功能強大，操作簡便的觸摸屏控制器，能精確快速地在諸如手機、 Mp3 、 ATM 機等設(shè)備上實現(xiàn)便攜式電子產(chǎn)品及其他多媒體設(shè)備的觸摸屏功能。可以預見，隨著觸摸屏技術(shù)的迅速發(fā)展，觸摸屏對于計算機技術(shù)的普及利用將發(fā)揮重要作用。
TOP10 LTC6802與MCU的連接器電路
隨著環(huán)境和能源問題日益嚴峻，電動汽車及混合動力汽車已經(jīng)成為了當今世界關(guān)注的焦點。蓄電池是EV的動力環(huán)節(jié)，但其單體端電壓及容量都較小，比如廣泛應用的磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池端電壓一般不超過3.65 V，因此常需多單體串并聯(lián)組合使用來滿足車輛的需求。對于車載電池包而言，一個功能完備的監(jiān)控系統(tǒng)是非常必要的。目前國內(nèi)的電池組監(jiān)控設(shè)備存在兩大問題：一是電池電壓檢測精度不高，二是電池組均衡控制的實現(xiàn)較復雜。針對這些問題，本文應用Linear Technology 公司新推出的電池組監(jiān)控芯片LTC6802，設(shè)計了一套面向鋰離子電池組的硬件監(jiān)控平臺。該平臺設(shè)計實現(xiàn)的功能包括單體電壓/ 溫度檢測、電池組均衡以及分布式CAN 通信等。
LTC6802 與MCU 的連接電路設(shè)計
LTC6802 的外圍電路及其與微控制器之間的連接電路如圖2 所示。本電路中MCU 選取的是Freescale 系列單片機MC9S08DZ60，其主要功能是進行電流和溫度采集、接收來自LTC6802 的信息并將電池包組態(tài)信息發(fā)送到分布式CAN 通信網(wǎng)絡(luò)中。
圖2 LTC6802 與MCU 的連接電路
LTC6802 可通過其自身與SPI 兼容的串行接口實現(xiàn)與MCU 的通信。對于LTC6802 而言，CSBI 為片選信號；SDO 為串行數(shù)據(jù)輸出；SDI 為串行數(shù)據(jù)輸入；SCKI 為串行時鐘輸入。此外，為了保證通信過程穩(wěn)定可靠，本設(shè)計中還引入了靜電干擾抑制電路，見圖2 中的D7-D15.該電路由8 個二極管和一個齊納二極管組成，實際也可以采用專用的ESD 靜電保護器件PRTR5V0U4D 來實現(xiàn)。MCU 的另一項任務是將電池包組態(tài)信息發(fā)送到CAN 通信網(wǎng)絡(luò)中。在此本設(shè)計選取了CAN 隔離驅(qū)動芯片ISO1050，見圖2 中的U1.為了進一步提高CAN 通信的抗干擾性能，在平臺的CAN 輸出端還采用了瞬態(tài)電壓抑制芯片PSM712。
溫度采集電路設(shè)計
電池包節(jié)點溫度也是組態(tài)信息中的重要參數(shù)。在本平臺中，節(jié)點溫度的檢測由MCU 實現(xiàn)，設(shè)計每個單體取一個節(jié)點，共計可實現(xiàn)對12 個節(jié)點的溫度檢測。溫度采集電路如圖4 所示，圖中給出了節(jié)點1 的連接電路。首先，設(shè)計中選取熱敏電阻RT103 作為溫度傳感原件，將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；接著，電壓信號輸入模擬開關(guān)器件CD4067D，可通過MCU 配置其ABCD 四個控制端對輸入信號進行選通，并由其公共端即管腳1 輸出；最后，模擬開關(guān)輸出的信號經(jīng)RC 濾波及限幅處理后輸入到MCU 的AD 輸入端，節(jié)點溫度采集得以實現(xiàn)。
圖3 電壓采集及均衡電路
圖4 溫度采集電路
基于電池監(jiān)控芯片LTC6802 以及微控制器MC9S08DZ60，設(shè)計了一套面向LTC6802與MCU的連接器電路監(jiān)控平臺。結(jié)合芯片特點及平臺應用場合，分別對電壓檢測電路、均衡控制電路、溫度采集電路、SPI 通信及CAN 通信電路進行了具體的設(shè)計。該平臺充分利用了LTC6802 集成度高、電壓采集精度高以及抗干擾能力強的特點，很大程度上改善了傳統(tǒng)的電池監(jiān)控電路存在的電壓采集精度差和電路結(jié)構(gòu)復雜的問題。可以斷言， 在EV/HEV 產(chǎn)業(yè)中，這種基于LTC6802 的電池組監(jiān)控平臺具有很強的應用價值和良好的應用前景時，Q1 將導通對其放電，放出的電能會消耗在電阻R1 上。
TOP11 剖析LPC2119USB-CAN連接器電路
目前在以計算機為上位機的應用領(lǐng)域，都首選USB口作為計算機與外設(shè)的接口。由于CAN總線具有可靠性高、功能完善、成本合理、實時性等優(yōu)點，被廣泛應用于各個自動化控制系統(tǒng)中，CAN總線是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。為了更好的將USB的通用性和CAN的專業(yè)性結(jié)合起來，通過計算機的 USB接口接入CAN專業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)系統(tǒng)控制的便利性和應用的高效性。本文講述了一種基于ARM7處理器實現(xiàn)USB接口與CAN總線的實例，通過其可以在 PC實現(xiàn)對CAN總線上設(shè)備的監(jiān)控。
處理器簡介及其外圍電路
LPC2119是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI- STM CPU，并帶有128 KB嵌入的高速FLASH存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應用可使用 16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30％，而性能的損失卻很小。實行流水線作業(yè)，提供Embedded ICE邏輯，支持片上斷點和調(diào)試點，具有先進的軟件開發(fā)和調(diào)試環(huán)境。LPC2119具有非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、4路10位 ADC、2路CAN、PWM通道、多個串行接口，包括2個16C550工業(yè)標準UART、高速I2C接口和2個SPI接口，46個GPIO以及多達9個外部中斷，特別適用于汽車、工業(yè)控制應用以及醫(yī)療系統(tǒng)和容錯維護總線。
圖1 LPC2119外圍電路
LPC2119內(nèi)部集成2個CAN控制器，每一個CAN控制器都與獨立CAN控制器SJA1000有著相似的寄存器結(jié)構(gòu)。它的主要特性有：單個總線上的數(shù)據(jù)傳輸速率高達1 Mb／s；32位寄存器和RAM訪問；兼容CAN2．0B，ISO11898-1規(guī)范；全局驗收濾波器可以識別所有的11位和29位標識符；驗收濾波器為選擇的標準標識符提供Full CAN-style自動接收。圖1所示為LPC2119外圍電路，為保證可靠復位，采用外部復位電路STM809。
USB接口電路設(shè)計
USB接口采用沁恒電子的CH375。CH375是一個USB總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機方式和USB- DEVICE／SLAVE設(shè)備方式。在本地端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機／DSP／MCU／MPU等控制器的系統(tǒng)總線上。CH375提供了串行通信方式，通過串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機／DSP／MCU／MPU等相連接。圖2所示為CH375的接口電路。
圖2 USB接口電路
CAN總線接口電路設(shè)計
CAN總線收發(fā)器采用82C250，并選用6N137作隔離，LPC2119的TD和RD引腳不是直接與82C250的TX、RX引腳相連，而是通過高速光耦6N137與82C250相連，這樣可增強CAN總線節(jié)點的抗干擾能力，從而實現(xiàn)總線各節(jié)點間電氣隔離。高速光耦6N137用于保護 LPC2119內(nèi)部CAN總線控制器，該光耦兩側(cè)采用5 V的DC-DC電源，可使器件的VCC與VCC1完全隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力以及節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性。圖3所示為LPC2 119與CAN驅(qū)動器82C250的連接電路。DC-DC電源模塊采用B0505LS-2W，電路在圖4中所示。
圖3 CAN驅(qū)動器82C250的連接電路
圖4 DC-DC隔離電路
本系統(tǒng)設(shè)計采用內(nèi)置CAN控制器的LPC2119作為主控制器，CH375作為USB接口芯片，實現(xiàn)USBCAN轉(zhuǎn)換器，論述了LPC2119的外圍電路、CAN總線驅(qū)動電路以及LPC2119與CH375之間的接口連接，并在軟件給出LPC2119使用通用I／O模擬并口讀寫時序的方法，對 LPC2119，CH375及CAN總線的實際應用具有一定的參考價值。
TOP12 解讀HT9032C新型顯示器連接器電路
本設(shè)計通過對原有的普通來電器加以改進，增加了液晶顯示模塊和語音報號芯片。在單數(shù)據(jù)消息格式下，該來電顯示器不僅可以顯示主叫號碼、呼叫日期、時間，而且可以顯示主叫用戶的姓名，使被叫用戶輕松地知道來電者的身份，方便用戶選擇接聽。該來電顯示器對有350個以下電話號碼的用戶最為實用，可以大大提高工作效率，具有很高的實用價值。
FSK信號解調(diào)部分
FSK解碼芯片HT9032C。HT9032C是接收物理層主叫識別信息的低功耗CMOS集成芯片。它滿足Bell 202和CCITT V．23 1200 b／sFSK數(shù)據(jù)傳輸標準，同時能檢測振鈴和載波。電話線經(jīng)過接口電路接到HT9032C的TIP、RING、RDETl和RDET2引腳。當有振鈴信號到來時，HT9032C的腳觸發(fā)下降沿。在第1次和第2次振鈴之間，HT9032C把邏輯“1”=（1200±12）Hz、“O”=（2 200±22）Hz，傳輸速率為1200 b／s的FSK信號解調(diào)成串行異步二進制數(shù)據(jù)。當檢測到有效載波信號時，觸發(fā)下降沿。在DOUTC腳只輸出主叫識別信號；而在DOUT腳輸出包括信道占用信號（由一組300個連續(xù)的O和1交替組成，第1位為0，最后1位為1，在通話狀態(tài)下信道占用信號不發(fā)送），標志信號（由180個《掛機狀態(tài)下》或80個《通話狀態(tài)下》標志位《邏輯1》組成，即持續(xù)的高電平），以及主叫識別信號的所有信號。各腳的時序波形如圖2 所示。在VSS=0 V，VDD=5 V，晶振為3．58 MHz，工作溫度Ta=0-70℃時，測得tDOSC=2ms，tSUPD≥15 ms，tDAQ=14ms，tDCH≥8 ms。
HT9032C 與AT89S52的硬件連接電路如圖3所示。HT9032C的引腳接AT89S52的外部中斷1，當有振鈴信號時，腳觸發(fā)外部中斷1。HT9032C的引腳接AT89S52的外部中斷O，當檢測到有效解調(diào)后的主叫識別信號時，腳觸發(fā)外部中斷0。HT9032C的DOUTC引腳接AT89S52的串行接地引腳。當檢測到振鈴和有效載波信號時，便打開串口中斷，接收解調(diào)的FSK信號，得到來電信息。
HT9032C 解調(diào)出的FSK基帶信號送入AT89S52的捕獲中斷，信號的傳送速率為1200 b／s，所以AT89S52設(shè)定波特率為1200 b／s，利用串口對信號進行采集，由此得到O、1比特流。將其按10位合成字節(jié)信息，每個字節(jié)起始位是1，結(jié)束位為O，中間8位為信息。最后根據(jù)主叫識別的單數(shù)據(jù)消息格式提取所需的消息字，得到來電日期與來電號碼。
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工商網(wǎng)監(jiān)
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